Erregungsweiterleitung und Mikrofilamente PDF

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Erregungsweiterleitung und Mikrofilamente Fortleitungsgeschwindigkeit Die Geschwindigkeit eines AP’s steigt mit dem Durchmesser des Axons Die Axone von Vertretbaren sind von einer Myelinscheide umhüllt, was die rasche Fortleitung in dünnen Axonen ermöglicht • Die Myelinscheiden oder -hüllen werden von zwei Gliazelltypen erzeugt – von Oligodendrocyten im ZNS und von Schwann-Zellen im PNS • Bei einem myelinisierten Axon beschränken sich spannungsgesteuerte Natriumkanäle auf Lücken in der Myelinscheide, die als Ranviersche-Schnürringe bezeichnet werden • Das AP springt von Schnürring zu Schnürring, ein Mechanismus, der als saltatorische Erregungsleitung bezeichnet wird Saltatorische Erregungsleitung • •

In einem myelinisierten Axon pflanzt sich die Depolarisation während eines AP’s an einem Ranvier-Schnürring im Inneren des Axons zum nächsten Schnürring fort, an dem sie ein neues AP auslöst. Auf diese Weise springt das AP von Schnürring zu Schnürring, während es sich längs des Axons fortpflanzt. Der Acetylcholinrezeptor ist ein ligandengesteuerter Ionenkanal Der Kanal ist normalerweise geschlossen Wenn ACh an bestimmte Stellen auf dem Rezeptor bindet, öffnet sich der Kanal und lässt Na+ in die postsynaptische Zelle einströmen • Acetylcholinesterase baut ACh ab und bewirkt damit, dass sich der rezeptorvermittelte Kanal schließt Skelettmuskulatur: Freisetzung von Ca+-Ionen im tubulären System (sarcoplasmatisches Retikulum) • •

1. Ein Ap trifft an der synaptischen Endigung des Motoneurons ein 2. Die Plasmamembran der Muskelfaser generiert ein AP, das sich in die T-Tubuli ausbreitet, .. 3. .. was die Freisetzung von Ca2+ bewirkt, das im sarkoplasmatischen Retikulum gespeichert ist 4. Feigsetztes Ca2+ stimuliert die Muskelkontraktion Aktionspotenziale • • • •

AP’s pflanzen sich entlang des Axons fort Unidirektionale (in eine Richtung) Fortpflanzung eines AP’s entlang eines Axons Fortpflanzung eines AP’s entlang eines Axons: AP als sich selbst regenerierendes Ereignis nach dem Alles-oder-Nichts Prinzip Ein AP pflanzt sich über weite Strecken fort, weil es sich lokal immer wieder selbst regeneriert

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An dem Ort, an dem ein AP ausgelöst wird, generiert der Natriumeinstrom während der Depolarisationsphase einen elektrischen Strom, der die benachbarten Regionen der Axonmembran depolarisiert Da unmittelbar hinter jedem lokalen AP eine Zone liegt, in der die Natriumkanäle auf Grund des dort zuvor erzeugten AP’s noch inaktiviert sind, wird verhindert, dass AP’s zurück zum Zellkörper wandern AP’s bewegen sich nur in eine Richtung → hin zu den synaptischen Endigungen

Actinfilamente (Mikrofilamente): bestehen aus Strängen des Proteins Actin und treten häufig mit Strängen andere Proteine in Wechselwirkung. Actinfilamente verändern die Zellgestalt und ermöglichen die Zellbewegung. Dazu gehören auch Kontraktionen, Cytoplasmaströmung und die Cytoplasmaeinschnürung bei der Zellteilung. Actinfilamente und Myosinfilamente sind gemeinsam für die Muskeltätigkeit verantwortlich. Actinfilamente (Mikrofilamente) • • • • • • • • • • • • • • • • • •

In allen Zellen ein hochkonserviertes Protein Mit 15% Gesamtmasse ist Actin das häufigste Protein aller eukaryotischen Zellen Actin widersteht Deformation: Cytoskelett Actin überträgt Kräfte: Zellmotilität Actin interagiert mit seinem molekularen Motor Myosin Actinmonomere polymerisieren zu Filamenten, verdrillte Doppelketten Mikrofilamente bilden ein 3D-Netzwerk, Cortex genannt, unterhalb der Plasmamembran Die strukturgebende Funktion der Mikrofilamente besteht darin, Zugspannungen auszugleichen und die Zellgestalt aufrechtzuerhalten Mikrofilament-Bündel bilden den Zentralbereich der Mikrovilli, also der oberflächenvergrößernden Ausstülpungen von Epithelien Actin bindende Proteine vernetzen die Actinfilamente untereinander und mit der Plasmamembran Actinfilamente erstrecken sich über die gesamt Länge und versteifen jeden Mirkovillus Eine Proteinkappe ist am Ende der Actinfilamente befestigt Das Actinmolekül hat 375 Aminosäuren und gliedert sich in 4 Domänen Es verfügt über eine ATP Bindungsstelle Actinmonomere neigen dazu, zu polymerisieren ausgehend von Trimeren als Nuclei schreitet die Polymerisation als „self-assembly“ zu einer Helix voran Filamente können dann an beiden Seiten wachsen Die Helix der Polymere hat 7 nm Durchmesser Die „short pitch“ Helix mit 5,5 nm Steigung ist überspiralisiert in eine „long pitch Helix“

Actin interagiert mit seinem spezifischen molekularen Motor Myosin • Die Köpfe interagieren mit Actin • Am Schwanz kann Ladung verankert sein • Der Kopf gliedert sich in „heavy chain“ und „light chain“ • ATP Hydrolyse führt zu einer Konformationsänderung der Köpfe • Actin und Myosin bewegen sich relativ zueinander • Dabei kommt es zu „Schritten“ von 5-15 nm Länge Actin/Myosin Interaktion Beispiele Beispiel 1 Cytokinese – der kontraktile Ring ➔ Zur Zellteilung Beispiel 2 Amöboide Bewegungen ➔ Zur Fortbewegung in eine bestimmte Richtung Beispiel 3 Cytoplasma Strömung ➔ Actin Motor Proteine Beispiel 4 Muskulatur ➔ Kontraktionsbewegungen

Intermediärfilamente: bestehen aus fibrillären Proteinen, die zu widerstandsfähigen, seilförmigen Anordnungen organisiert sind. Diese stabilisieren die Form der Zelle und verleihen ihr Reißfestigkeit. Menche Intermediärfilamente sind an Desmosomen verankert und unterstützen so den Zusammenhalt von Nachbarzellen; andere bilden die Kernlamina. Die bekanntesten Intermediärfilament-Proteine sind die α-Keratine. Mikrotubuli (Makrofilamente): sind lange, hole, zylinderförmige Gebilde, die aus zahlreichen Molekülen des Proteins Tubulin gebildet werden. Dieses besteht aus zwei Untereinheiten, α- und β-Tubulin. Mikrotubuli verlängern oder verkürzen sich, indem Tubulin-Dimere zugefügt oder entfernt werden. Durch das Verkürzen von Mikrotubuli werden die Chromosomen bei der Zellteilung bewegt. Wechselwirkungen zwischen Mikrotubuli ermöglichen Zellbewegungen. Mikrotubuli dienen als „Gleise“ für die Beförderung von Vesikeln. Cytoskelettkomponenten sind essentiell für alle Bewegungen (Vermittlung) im zellulären Bereich!...